橡膠壩是二十世紀(jì)50 年代末, 隨著高分子合成材料工業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的一種新型水工建筑物。它是用高強(qiáng)力合成纖維織物做受力骨架, 內(nèi)外涂敷合成橡膠作粘結(jié)保護(hù)層, 加工成膠布, 按要求的尺寸,錨固在混凝土基礎(chǔ)底板上, 成封閉袋形, 用水或氣充脹, 形成擋水壩。不需擋水時(shí), 泄空壩袋內(nèi)的水或氣, 便可恢復(fù)原有河渠斷面。壩高可調(diào)節(jié), 壩頂可溢流, 起活動(dòng)壩和溢流堰的作用。橡膠壩具有造價(jià)低、節(jié)省三材、施工期短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 自重輕、抗震性能好, 不阻水和止水效果好等特點(diǎn), 所以橡膠壩在我國發(fā)展較快, 在河南也得到了廣泛應(yīng)用。

       下面主要對(duì)橡膠壩規(guī)劃設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的有關(guān)問題進(jìn)行分析討論, 以供今后橡膠壩規(guī)劃設(shè)計(jì)參考。

 

1、橡膠壩梯級(jí)規(guī)劃
       工程規(guī)劃是工程建設(shè)的重要組成部分, 是工程設(shè)計(jì)的排頭兵, 是工程建設(shè)能否達(dá)到預(yù)期目的的關(guān)鍵所在, 橡膠壩設(shè)計(jì)也是如此。橡膠壩工程規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵從中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL227 - 98《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于工程規(guī)劃方面的有關(guān)規(guī)定,包括基本資料搜集、壩址位置選擇、工程規(guī)模、樞紐布置、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。我國北方由于缺水, 使城市環(huán)境惡化, 所以近年來, 北方城市在市區(qū)或市界河流上修建橡膠壩形成水面發(fā)展較快, 既美化了城市環(huán)境、改善了城市小氣候, 又提高了城市品位及城市居民的生存生活質(zhì)量, 為居民提供了休閑娛樂的好去處。河南在這方面發(fā)展也較快, 如南陽市在白河市區(qū)河段上修建了多座橡膠壩, 平頂山市在沙河市區(qū)河段上修建了橡膠壩, 鄭州市在金水河上修建了橡膠壩等, 洛陽市在伊河及洛河市區(qū)段也修建了多座橡膠壩。為充分利用水資源, 節(jié)約投資, 在城市市區(qū)河段上建幾座橡膠壩為最優(yōu)方案呢? 這涉及到區(qū)域河段橡膠壩梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃, 如果未進(jìn)行規(guī)劃或規(guī)劃不合理, 將會(huì)給今后橡膠壩建設(shè)造成不可彌補(bǔ)的損失。
        在城市區(qū)河道或渠道建橡膠壩, 首先要作市區(qū)河段或渠段橡膠壩梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃, 其梯級(jí)規(guī)劃應(yīng)符合河道或渠道的整體規(guī)劃及城市整體規(guī)劃。梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃應(yīng)依據(jù)城市整體規(guī)劃及有關(guān)河渠規(guī)劃, 對(duì)橡膠壩梯級(jí)開發(fā)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較、優(yōu)化,包括橡膠壩座數(shù)、壩址位置、壩長(zhǎng)、壩高等, 壩址位置應(yīng)選在河段相對(duì)順直、水流流態(tài)平順、不宜沖刷和淤積的河段。在初步確定了橡膠壩梯級(jí)開發(fā)方案后, 繪出橡膠壩梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃圖并編制出規(guī)劃報(bào)告, 提交市有關(guān)部門及專家論證(其參加論證部門應(yīng)包括市計(jì)委、市水利局、市土地規(guī)劃局、市城建部門等, 參加論證專家應(yīng)包括水利行業(yè)、城市建筑規(guī)劃行業(yè)、城市園林行業(yè)專家等) , 認(rèn)真聽取有關(guān)部門及各行業(yè)專家的意見, 進(jìn)行修改完善, 經(jīng)市計(jì)委與規(guī)劃部門批準(zhǔn)后, 方可依據(jù)規(guī)劃, 進(jìn)行橡膠壩工程設(shè)計(jì)。洛陽市洛河市區(qū)段橡膠壩梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃就曾進(jìn)行過多次論證修改: 1995 年洛河市區(qū)段規(guī)劃為五級(jí)橡膠壩, 到1997 年依據(jù)有關(guān)專家意見又改為三級(jí), 1998 年第一級(jí)水面工程設(shè)計(jì)時(shí)又根據(jù)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及專家意見確定洛河市區(qū)段按四級(jí)水面開發(fā), 即第一級(jí)為上陽宮水面、第二級(jí)為同樂園水面、第三級(jí)為洛神浦水面、第四級(jí)為華林園水面,后經(jīng)規(guī)劃及計(jì)劃部門批準(zhǔn)實(shí)施。由于第二級(jí)水面1996 年已開工, 后停工復(fù)建, 所以從規(guī)劃確定的四級(jí)水面看, 二級(jí)水面壩址位置不夠理想, 這主要是原規(guī)劃變更所致; 洛陽市中州渠市區(qū)段橡膠壩梯級(jí)規(guī)劃及伊河龍門段橡膠壩梯級(jí)規(guī)劃經(jīng)多次論證后批準(zhǔn), 梯級(jí)規(guī)劃均比較完善。水電站渠首壩若布置橡膠壩, 也應(yīng)符合各河流水能梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃, 如與原規(guī)劃不一致, 應(yīng)報(bào)送原河流水能梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃審批部門批準(zhǔn)。

 

2 、壩底板高程確定

       橡膠壩底板高程確定是橡膠壩規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié), 底板過高影響河道行洪, 底板過低易形成淤積使橡膠壩不能正常運(yùn)行, 并會(huì)因壩高增大增加工程投資。壩底板高程應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水位、流量、泥沙、施工及檢修條件等經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。橡膠壩底板高程在不影響河道行洪的前提下可盡量抬高, 一般宜較壩址處河床地形平均高程適當(dāng)提高012～015m。確定橡膠壩底板高程時(shí), 應(yīng)調(diào)查了解河道屬淤積型或沖刷型河床, 以便對(duì)具體河道情況進(jìn)行分析, 合理確定橡膠壩底板高程。淤積型河床為河床逐年淤積, 河底高程逐年抬高, 一般河道下游段(或平原河道) 為淤積型河床, 如洛陽市區(qū)以下的伊、洛河段; 沖刷型河床為河床逐年沖刷, 河底高程逐年降低, 一般河道上游段(或山區(qū)河道) 為沖刷型河床。對(duì)于淤積型河床, 橡膠壩底板高程要考慮河道逐年淤高因素, 根據(jù)橡膠壩使用年限及每年河床調(diào)查淤積厚度, 計(jì)算淤積總厚度, 在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高, 并對(duì)其進(jìn)行綜合分析, 確定合理的橡膠壩底板高程。對(duì)于沖刷型河床, 橡膠壩底板高程要考慮河道逐年沖刷降低因素, 即依據(jù)橡膠壩使用年限及每年河床調(diào)查刷低厚度, 計(jì)算刷低總高度, 在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高, 并對(duì)其進(jìn)行綜合分析, 進(jìn)而確定合理的橡膠壩底板高程。

 

3 、橡膠壩工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
       橡膠壩工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括壩袋設(shè)計(jì)、錨固設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、土建工程設(shè)計(jì)、安全與觀測(cè)設(shè)備等。橡膠壩工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》及有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程等。下面就橡膠壩工程設(shè)計(jì)及施工中常遇到的問題進(jìn)行探討分析。
3、1 　妥善處理橡膠壩袋兩端坍肩問題
橡膠壩充水后往往出現(xiàn)兩端坍肩現(xiàn)象, 使橡膠壩蓄水位達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。針對(duì)這種現(xiàn)象, 設(shè)計(jì)部門及壩袋制作廠家也都在探討分析解決問題的途徑。根據(jù)目前解決坍肩問題的探索實(shí)踐, 解決坍肩措施主要有兩種: 其一, 在橡膠壩袋制作時(shí), 壩袋廠家可適當(dāng)放大壩袋端部周長(zhǎng), 使其在壩袋安裝充水后, 兩端壩頂略高于中部, 從而達(dá)到解決橡膠壩坍肩的目的; 其二, 在橡膠壩底板兩端適當(dāng)抬高,一般是在2～3m 范圍內(nèi), 底板抬高012～013m ,以此來解決橡膠壩兩端坍肩。從工程應(yīng)用來看, 第一種措施不宜掌握, 應(yīng)用較少; 第二種措施較為直觀, 易操作, 所以采用較多, 如同樂園橡膠壩、洛神浦橡膠壩均采用了第二種措施來解決坍肩問題。綜合以上分析, 在橡膠壩設(shè)計(jì)中建議采用第二種措施來解決橡膠壩的坍肩問題。
3、2 　供排水管路優(yōu)化設(shè)計(jì)
橡膠壩供、排水管路按傳統(tǒng)布置方法一般為供、排水管路分開布置, 這樣布置控制操作較方便, 但需鋼材多、投資大。近年來設(shè)計(jì)人員通過管道及閘閥布置, 采取一定的技術(shù)措施, 可使供、排水管二者合一, 供、排水泵二者合一, 可減少布置排水泵, 這樣可節(jié)約鋼材45 %, 減少工程投資。其具體原理為: 通過在水泵室內(nèi)布置管路、閘閥、水泵, 通過開啟不同的閘閥, 以達(dá)到利用同一管道或同一水泵實(shí)現(xiàn)供水或排水的目的。在龍門一級(jí)橡膠壩改造設(shè)計(jì)及上陽宮、同樂園、洛神浦等橡膠壩工程中均采用了供排水管路合一的管道布置方式,使工程布置優(yōu)化, 節(jié)約了工程投資。故建議在今后的橡膠壩工程設(shè)計(jì)中可優(yōu)先考慮供、排水管路及供排水泵合一的工程布置措施。
3、3 　橡膠壩底板放水孔布置分析
橡膠壩底板是否布置放水孔以備壩袋檢修或放空用, 在《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》中并沒有明確規(guī)定,這樣就只有靠設(shè)計(jì)人員根據(jù)各工程的具體情況分析確定。
橡膠壩一般為坍壩泄洪, 淤積物由壩頂順流而下, 壩前很難形成淤積。根據(jù)對(duì)各地橡膠壩工程的調(diào)查分析及訪問有關(guān)專家, 橡膠壩底板以下設(shè)底孔對(duì)沖淤作用不大(不可能設(shè)過多底孔) 。橡膠壩底孔為局部布置, 對(duì)整個(gè)庫區(qū)淤積來說, 不管是坍壩或立壩, 底孔放水時(shí)只會(huì)在孔前拉一道深槽, 對(duì)局部有沖淤作用, 就整個(gè)庫區(qū)來說其沖淤作用大, 但對(duì)于壩長(zhǎng)較小者(壩長(zhǎng)小于50m) 可起到一定的沖淤作用。橡膠壩檢修是否增設(shè)底孔布置也是值得商榷的事情。橡膠壩檢修是指壩袋更換或壩袋錨固的檢修。壩袋更換周期較長(zhǎng), 一般在十五年以上, 設(shè)底孔使用率較低。對(duì)于只布置一跨的橡膠壩工程, 增設(shè)底孔對(duì)更換壩袋較為有利, 即底孔可起到導(dǎo)流作用; 對(duì)布置一跨以上的橡膠壩來說, 一個(gè)壩袋更換或檢修時(shí), 可通過修筑臨時(shí)圍堰, 由其它壩段導(dǎo)流, 所以可不設(shè)底孔導(dǎo)流, 如設(shè)底孔, 仍需開挖臨時(shí)導(dǎo)流槽, 其費(fèi)用不會(huì)減少。

      從以上分析可知, 對(duì)于單跨橡膠壩宜布置底孔, 有利于檢修和沖淤; 對(duì)于多跨橡膠壩一般可不設(shè)底孔, 如布置底孔, 應(yīng)進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。

 

4 、結(jié)語
       橡膠壩是近年來在河南省發(fā)展較快的一種壩型, 由于橡膠壩具有起落靈活、坍壩泄洪、造價(jià)低廉等特點(diǎn), 可應(yīng)用于灌溉或水電站引水渠首、城市供水及景觀用水、水庫溢洪道等工程, 所以大有發(fā)展前途。作為水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)橡膠壩的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍大力推廣, 同時(shí)應(yīng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)中注意總結(jié)經(jīng)驗(yàn), 使橡膠壩設(shè)計(jì)更趨合理、完善。